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Página 1 de 6 Guía de Lab. Formato 2019-2 Rev. 0GUÍA N° 1 – ENSAYO DE COMPRESIÓNFACULTAD CURSO AMBIENTEINGENIERÍA ELASTICIDAD Y RESISTENCIA DE MATERIALESLABORATORIO DE ELASTICIDAD Y RESISTENCIA DE MATERIALESELABORADO POR CESAR MAYOR / WALTER JAIME / ENRIQUE PARDOAPROBADO PORVERSIÓN 002 FECHA DE APRO...

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GUÍA N° 1 – ENSAYO DE COMPRESIÓN FACULTAD

CURSO

INGENIERÍA

ELASTICIDAD Y RESISTENCIA DE MATERIALES

ELABORADO POR VERSIÓN

CESAR MAYOR / WALTER JAIME / ENRIQUE PARDO 002

AMBIENTE LABORATORIO DE ELASTICIDAD Y RESISTENCIA DE MATERIALES

APROBADO POR FECHA DE APROBACIÓN

1. INTRODUCCIÓN Estudia el comportamiento de un material sometido a un esfuerzo de compresión progresivamente creciente hasta llegar a la rotura o aplastamiento según sea la clase del material, se efectúa sobre probetas cilíndricas en los metales y cúbicas en lo no metálicos. El ensayo de compresión se realiza en la mayor parte a materiales frágiles (cerámicos), dada su reducida capacidad de resistir a la tracción. En los materiales dúctiles las características mecánicas a la compresión son similares a las de tracción con excepción en la fase de rotura que se produce por aplastamiento o escurrimiento del material el cual dependerá de su ductilidad, puede a veces no llegar a una ruptura propiamente dicha.

2. OBJETIVOS Estudiar el comportamiento de los materiales metálicos sometidos a cargas de compresión, determinar las propiedades mecánicas (esfuerzo de cedencia, esfuerzo de rotura, rigidez), conocer los factores que influyen en los resultados del ensayo, los tipos de fallas, familiarizarse con los lineamientos de la norma ASTM E-9 (Ensayo de compresión a materiales metálicos). 3. MATERIALES Y EQUIPOS        

Máquina de Ensayo Universal SM1000 con capacidad máxima de 100 kN (ver Figura 1). Sistema hidráulico de aplicación de carga de accionamiento manual. Sensores de fuerza. Indicador digital de desplazamiento. Probetas de acero para ensayo de tracción, con y sin tratamiento térmico (ver Figura 2). Pie de Rey con carrera máxima de 150 mm. Unidad de Adquisición de datos VDAS. Software de adquisición de datos para el equipo de ensayo de materiales SM1000.

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Figura 1: Máquina de Ensayo Universal SM1000 con capacidad máxima de 100 kN.

Figura 2: Probetas de PVC Ø 1’’ (3’’ y 2’’ de largo) para ensayo de compresión.

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4. FUNDAMENTO Y FÓRMULAS Un ensayo de tracción simple suele proporcionar datos suficientes para determinar las propiedades mecánicas en los materiales metálicos (dúctiles). En estos materiales, los límites de rendimiento bajo tensión y compresión son generalmente los mismos. Por lo tanto, no es necesario realizar la prueba de compresión en materiales altamente dúctiles tal como la mayoría de aleaciones de Al. Sin embargo, en algunos materiales, tales como los frágiles y fibrosos, la resistencia a la tracción es considerablemente diferente de la resistencia a la compresión como se ve en la Figura 1. Por lo tanto, es necesario probar ellos bajo tensión y compresión por separado.

Figura 1. Curvas de compresión y para (a) Hierro fundido gris GCI y (b) Hormigón Los materiales frágiles, tales como hierro fundido y hormigón, son a menudo frágiles en tensión debido a la presencia de grietas y defectos microestructurales. Sin embargo, estos materiales pueden llegar a ser muy resistente al ensayo de compresión, debido al hecho de que la prueba de compresión tiende a aumentar las áreas de sección transversal en las probetas, evitando así la formación de un cuello de botella cuando la probeta está sometida a un esfuerzo de tensión. En un ensayo de compresión se recomienda calcular el acotamiento de la probeta metálica, variación de las dimensiones del material, mediante la ecuación: ∆ 𝐿 = 𝐿𝑓 − 𝐿0

Por tanto podemos definir la deformación unitaria de la probeta, como la variación en las dimensiones del material después de estar sometida a un esfuerzo de compresión, mediante la ecuación:

Esta deformación es consecuencia de la carga aplicada a la probeta, es decir, al esfuerzo generado por unidad de área, tal como se muestra en la siguiente ecuación:

De las ecuaciones (1) y (2) podemos calcular el Módulo de Elasticidad, de la siguiente forma:

El Módulo de Elasticidad permite evaluar el carácter de mayor o menor rigidez del material, es importante mencionar que este parámetro es inherente al material. Página 3 de 6

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5. PROCEDIMIENTO 1. 2.

3. 4. 5.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Se toma las medidas geométricas de la probeta, para esto se usa el vernier, la regla metálica y se anota en la tabla de datos geométricos de la probeta (tabla 1). Se realizan las marcas a la distancia (L0 ) ,teniendo en cuenta no maltratar al material esto se realizaría si el extensómetro es del tipo mecánico , si es del tipo eléctrico se puede solo marcar la probeta Registra la toma de datos en el reloj de carga digital para anotar las cargas y el extensómetro para anotar las deformaciones longitudinales. Al final de la rotura de la pieza se toma medidas finales de la geometría de la probeta. Se analiza el tipo de fractura.

6. ENTREGABLES (TABLAS Y GRÁFICOS) Tabla 1. Datos geométricos de la probeta.

Referencia: L0 = Longitud inicial de la probeta Lf = Longitud final de la probeta d0 = Diámetro inicial de la probeta df = Diámetro final de la probeta A0 = Sección transversal inicial de la probeta

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Tabla 2. Datos experimentales F (KN)

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ΔL (mm)

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ - FIME Laboratorio de Compresión Z348-Lab. 01-Rev.0 Tabla 3. Cálculo del esfuerzo máximo (σmax) y del Módulo de Elasticidad (E). Material

σy (MPa)

E (MPa)

7. RESULTADOS A OBTENER Para las tres probetas ensayadas presentar: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Grafica convencional de esfuerzo - deformación Módulo de Elasticidad Esfuerzo máximo a la compresión Acortamiento porcentual de la probeta Ensanchamiento del área Tipo de fractura

8. PRECAUCIONES Y RECOMENDACIONES   

Asegurarse que la carga aplicada sea totalmente uniaxial. Indicar los posibles errores que podrían afectar las medidas experimentales Usar como referencia los lineamientos de la norma ASTM E-9 (Ensayo de compresión a materiales metálicos).

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